发明名称 具有二位元浮置闸极记忆胞元件的制造方法及具有二位元浮置闸极记忆胞阵列之元件的制造方法
摘要 一种具有二位元浮置闸极记忆胞元件的制造方法,首先提供一基底,且在基底上的记忆胞区中形成一复合电荷储存膜层。接着,在复合电荷储存膜层上形成一保护衬里材料层。其中,记忆胞区更包括在基底中的埋入式扩散区上形成氧化元件,以及在复合电荷储存膜层上形成多晶矽间隙壁,且此多晶矽间隙壁倚靠在此氧化元件的侧壁上。此外,更包括以多晶矽间隙壁为罩幕,进行一蚀刻制程穿过横向两氧化元件间的复合电荷储存膜层以形成一隔离沟渠,并在沟渠中形成一绝缘体。然后,形成一闸极导体并覆盖该复合电荷储存结构,且填满两氧化元件间的隔离沟渠。
申请公布号 TWI248213 申请公布日期 2006.01.21
申请号 TW093121852 申请日期 2004.07.22
申请人 旺宏电子股份有限公司 发明人 潘锡树;黄仲仁
分类号 H01L29/788;H01L21/8246 主分类号 H01L29/788
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种具有二位元浮置闸极记忆胞元件的制造方 法,包括: 提供一材料,该材料包括具有一记忆胞区的一基底 ,该基底中具有形成于该记忆胞区中的一复合电荷 储存结构,且在该复合电荷储存结构上形成一保护 衬里材料层,该材料更包括在该记忆胞区中多数个 埋入式扩散氧化元件,该些埋入式扩散氧化元件系 至少覆盖于该基底中相对应的多数个埋入式扩散 区上,该些埋入式扩散氧化元件垂直延伸穿过该复 合电荷储存结构,至少向下穿过该复合电荷储存结 构的所有电荷储存次材料层,该埋入式扩散氧化元 件具有多数个侧壁,且该些侧壁高于该复合电荷储 存结构的上表面,且该复合电荷储存结构系邻接于 该些埋入式扩散氧化元件之,该复合电荷储存结构 更具有横向延伸于两埋入式扩散氧化元件之间的 一隶属部份,该材料更包括多数个间隙壁元件,且 该些间隙壁元件位在该复合电荷储存结构上,并倚 靠着该些埋入式扩散氧化元件的该些侧壁; 以该些间隙壁元件为罩幕,进行一蚀刻制程穿过该 复合电荷储存结构的该隶属部份以形成一沟渠,至 少向下穿过该复合电荷储存结构的所有电荷储存 次材料层; 在该沟渠中形成一绝缘体,该绝缘体的一高度至少 要高于该复合电荷储存结构的该电荷储存次材料 层的上表面;以及 形成一闸极导体并覆盖该复合电荷储存结构的该 隶属部份的至少一部份上。 2.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在提供该材料的步 骤中,所提供的该材料中之该复合电荷储存结构包 括一复合材料层,且该复合材料层具有一底绝缘次 材料层,该底绝缘次材料层上方为一电荷储存次材 料层,该电荷储存次材料层上方为一顶绝缘次材料 层, 其中,进行蚀刻制程以形成该沟渠的步骤中,至少 蚀刻至下方该复合电荷储存结构的该电荷储存次 材料层, 其中,在该沟渠中形成该绝缘体的步骤中,该绝缘 体的一高度至少高于该电荷储存次材料层的上表 面。 3.如申请专利范围第2项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在该沟渠中形成该 绝缘体的步骤中,该绝缘体的一高度大体上和该复 合电荷储存结构的上表面共平面。 4.如申请专利范围第2项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在提供该材料的步 骤中,所提供的该材料中之该电荷储存次材料层包 括一电荷陷入材料。 5.如申请专利范围第4项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中该电荷陷入材料包 括氮化矽。 6.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中提供该材料的步骤 ,包括: 提供一预备材料,该预备材料具有该基底、该复合 电荷储存结构、该保护衬里材料层及该些埋入式 扩散氧化元件;以及 在该预备材料至少一部份上形成该些间隙壁元件 。 7.如申请专利范围第6项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在该预备材料至少 一部份上形成该些间隙壁元件的步骤,包括在该复 合电荷储存结构的该隶属部份之横向延伸上形成 一间隙壁材料,且该些间隙壁材料沿着侧壁形成。 8.如申请专利范围第7项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中该间隙壁材料与该 保护衬里材料层的材质系为相同的材质。 9.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中该间隙壁材料与该 保护衬里材料层的材质系为相同的材质。 10.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中该些间隙壁元件系 具有导电性。 11.如申请专利范围第10项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中该些间隙壁元件 与该闸极导体系由相同的材质所形成。 12.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在提供该材料的步 骤中,包括: 至少在该记忆胞区中的基板上形成该复合电荷储 存结构; 至少在该记忆胞区中的该复合电荷储存结构上形 成一牺牲材料层; 在该埋入式扩散区上形成多数个开口,且该些开口 穿透该牺牲材料层及该复合电荷储存结构; 以该牺牲材料层为罩幕,植入多数个埋入式扩散; 在开口中形成该些埋入式扩散氧化元件,且该些埋 入式扩散氧化元件的一高度高于该复合电荷储存 结构上表面;以及 至少在该记忆胞区中,移除该牺牲材料层。 13.如申请专利范围第12项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中在该些开口中形 成该些埋入式扩散氧化元件的步骤,包括: 在该些开口中及该第一牺牲材料至少一部份上沉 积一氧化矽,且该氧化矽填满该些开口,并具有一 高度,且该高度高于该牺牲材料层;以及 对该氧化矽进行一回蚀刻制程,直到该些开口中的 该高度低于该牺牲材料层的上表面,及暴露出部份 该牺牲材料层为止。 14.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中在该沟渠中形成一 绝缘体的步骤,包括: 在该沟渠中、该些间隙壁元件上及该些埋入式扩 散氧化元件上形成一氧化矽;以及 对该氧化矽进行一回蚀刻制程,直到该沟渠中的该 氧化矽与该复合电荷储存结构的该顶绝缘次材料 层的上表面具有相同的该高度,及暴露出部份该些 间隙壁元件为止。 15.如申请专利范围第14项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中形成该闸极导体 的步骤,包括在该些间隙壁元件上、该沟渠中的该 氧化矽上及该些埋入式扩散氧化元件上形成一闸 极导体材料,且该闸极导体材料电性接触于该些间 隙壁元件。 16.如申请专利范围第15项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中该闸极导体材料 与该些间隙壁元件系由相同的材质所形成。 17.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中形成该闸极导体的 步骤,包括在该些埋入式扩散氧化元件至少一部份 上形成该闸极导体。 18.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,包括在一逻辑电路区而 非该记忆胞区中形成一闸氧化层的步骤,且该闸氧 化层具有一厚度,且该厚度和该记忆胞区中该复合 电荷储存结构之该顶绝缘次材料层的厚度不同。 19.如申请专利范围第18项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中该闸氧化层具有 一厚度,且该厚度大于该记忆胞区中该复合电荷储 存结构之该顶绝缘次材料层的厚度。 20.如申请专利范围第1项所述之具有二位元浮置闸 极记忆胞元件的制造方法,其中该材料更具有一逻 辑电路区,提供该材料的步骤,包括: 在该基底上形成该复合电荷储存结构; 在该逻辑电路区中移除该复合电荷储存结构,至少 移除至下方的该底绝缘次材料层;以及 在该逻辑电路区形成一闸氧化层。 21.如申请专利范围第20项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中提供该材料的步 骤,更包括在该记忆胞区的该复合电荷储存结构上 及该逻辑电路区的该闸氧化层上,形成该保护衬里 材料层。 22.如申请专利范围第21项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中提供该材料的步 骤,更包括在形成该保护衬里材料层之后,在该记 忆胞区中形成该些埋入式扩散氧化元件及该些间 隙壁元件。 23.如申请专利范围第22项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,更包括在提供该材料 的步骤之后,及在进行蚀刻步骤以形成该沟渠之前 ,在该基底上成一光阻层,系于进行图案化形成该 沟渠时,用以保护该逻辑电路区。 24.如申请专利范围第23项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,更包括在进行蚀刻步 骤以形成该沟渠之后,及在形成该闸极导体的步骤 之前,移除该光阻层。 25.如申请专利范围第21项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,更包括在该逻辑电路 区中多数个选定的区域上暴露出该闸氧化层。 26.一种具有二位元浮置闸极记忆胞阵列之元件的 制造方法,包括: 提供一材料,该材料包括具有一记忆胞区的一基底 ,该记忆胞区具有多数个位元胞配置在一阵列中, 该基底中具有形成于该记忆胞区中的一复合电荷 储存结构,且在该复合电荷储存结构上形成一保护 衬里材料层,该材料更包括在该记忆胞区中多数个 氧化元件,该些氧化元件系至少覆盖于该基底中相 对应的多数条埋入式位元线上,该些氧化元件垂直 延伸穿过该复合电荷储存结构,至少向下穿过该复 合电荷储存结构的所有电荷储存次材料层,各该埋 入式字元线系横向延伸穿过该记忆胞区中的多数 个记忆胞,该氧化元件具有多数个侧壁,且该些侧 壁高于该复合电荷储存结构的上表面,且该复合电 荷储存结构系邻接于该些氧化元件,在该记忆体区 中的各该位元胞系由相对应的一对氧化元件,及横 向延伸于相对应且相邻接的两氧化元件之间的一 隶属部份所定义出来,各该位元胞更包括多数个间 隙壁元件,且该些间隙壁元件位在该复合电荷储存 结构上,并倚靠着该些氧化元件的该些侧壁,以定 义该些位元胞; 以该些间隙壁元件为罩幕,进行一蚀刻制程穿过各 该位元胞之该复合电荷储存结构的该隶属部份以 形成多数个沟渠,至少向下穿过该复合电荷储存结 构的所有电荷储存次材料层; 在该些沟渠中形成一绝缘体,该绝缘体的一高度至 少要高于该复合电荷储存结构的该电荷储存次材 料层的上表面;以及 形成一闸极导体并覆盖各该位元胞之该复合电荷 储存结构的该隶属部份的至少一部份上。 27.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中在提供该 材料的步骤中,所提供的该材料中之该复合电荷储 存结构包括一复合材料层,且该复合材料层具有一 底绝缘次材料层,该底绝缘次材料层上方为一电荷 陷入次材料层,该电荷陷入次材料层上方为一顶绝 缘次材料层, 其中,进行蚀刻制程以形成该些沟渠的步骤中,至 少蚀刻至下方该复合电荷储存结构的该电荷陷入 次材料层, 其中,在该些沟渠中形成该绝缘体的步骤中,该绝 缘体的一高度大体上和该复合电荷储存结构的上 表面共平面。 28.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中提供该材 料的步骤,包括: 提供一预备材料,该预备材料具有该基底、该复合 电荷储存结构、该保护衬里材料层及该些氧化元 件;以及 在该预备材料至少一部份上形成该些间隙壁元件 。 29.如申请专利范围第28项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中该预备材 料至少一部份上形成该些间隙壁元件的步骤,包括 在该复合电荷储存结构的该隶属部份之横向延伸 上形成一间隙壁材料,且该些间隙壁材料沿着侧壁 形成。 30.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中该间隙壁 材料与该保护衬里材料层的材质系为相同的材质 。 31.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中该些间隙 壁元件与该闸极导体系具有导电性,且由相同的材 料所形成。 32.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中提供该材 料的步骤,包括: 至少在该记忆胞区中的基板上形成该复合电荷储 存结构; 至少在该记忆胞区中的该复合电荷储存结构上形 成一牺牲材料层; 在该些埋入式位元线上形成多数个开口,且该些开 口穿透该牺牲材料层及该复合电荷储存结构; 以该牺牲材料层为罩幕,植入多数个埋入式位元线 扩散; 在开口中形成该些氧化元件,且该些氧化元件的一 高度高于该复合电荷储存结构上表面;以及 至少在该记忆胞区中,移除该牺牲材料层。 33.如申请专利范围第32项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中在该些开 口中形成该些氧化元件的步骤,包括: 在该些开口中及该第一牺牲材料至少一部份上沉 积一氧化矽,且该氧化矽填满该些开口,并具有一 高度,且该高度高于该牺牲材料层;以及 对该氧化矽进行一回蚀刻制程,直到该些开口中的 该高度低于该牺牲材料层的上表面,及暴露出部份 该牺牲材料层为止。 34.如申请专利范围第32项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中在该些沟 渠中形成一绝缘体的步骤,包括: 在该些沟渠中、该些间隙壁元件上及该些氧化元 件上形成一氧化矽;以及 对该氧化矽进行一回蚀刻制程,直到该些沟渠中的 该氧化矽与该复合电荷储存结构的该顶绝缘次材 料层的上表面具有相同的该高度,及暴露出部份该 些间隙壁元件为止。 35.如申请专利范围第34项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中该闸极导 体材料与该些间隙壁元件系由相同的材料所形成, 且其中形成该闸极导体的步骤,包括在该些间隙壁 元件上、该些沟渠中的氧化矽上及该些埋入式扩 散氧化元件上形成一闸极导体材料,且该闸极导体 材料电性接触于该些间隙壁元件。 36.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中形成该闸 极导体的步骤,包括在该些氧化元件至少一部份上 形成该闸极导体。 37.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,包括在一逻辑 电路区而非该记忆胞区中形成一闸氧化层的步骤, 且该闸氧化层具有一厚度,且该厚度和该记忆胞区 中该复合电荷储存结构之该顶绝缘次材料层的厚 度不同。 38.如申请专利范围第26项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中该材料更 具有一逻辑电路区,提供该材料的步骤,包括: 在该基底上形成该复合电荷储存结构; 在该逻辑电路区中移除该复合电荷储存结构,至少 移除至下方的该底绝缘次材料层;以及 在该逻辑电路区形成一闸氧化层。 39.如申请专利范围第38项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,其中提供该材 料的步骤,更包括: 在该记忆胞区的该复合电荷储存结构上及该逻辑 电路区的该闸氧化层上,形成该保护衬里材料层; 以及 在该记忆胞区中形成该些氧化元件及该些间隙壁 元件。 40.如申请专利范围第39项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞阵列之元件的制造方法,更包括: 在提供该材料的步骤之后,及在进行蚀刻步骤以形 成该些沟渠之前,在该基底上成一光阻层,系于进 行图案化形成该沟渠时,用以保护该逻辑电路区; 以及 在进行蚀刻步骤以形成该些沟渠之后,及在形成该 闸极导体的步骤之前,移除该光阻层。 41.一种具有二位元浮置闸极记忆胞元件的制造方 法,包括: 提供一材料,该材料包括具有一记忆胞区的一基底 ,该基底中具有形成于该记忆胞区中的一氧化矽- 氮化矽-氧化矽复合膜层,且在该氧化矽-氮化矽-氧 化矽复合膜层上形成一多晶矽衬里层,该材料更包 括在该记忆胞区中多数个埋入式扩散氧化元件,该 些埋入式扩散氧化元件系至少覆盖于该基底中相 对应的多数个埋入式扩散位元线上,该些埋入式扩 散氧化元件垂直延伸穿过该氧化矽-氮化矽-氧化 矽复合膜层,至少向下穿过该氧化矽-氮化矽-氧化 矽复合膜层的该氮化矽次材料层,该埋入式扩散氧 化元件具有多数个侧壁,且该些侧壁高于该氧化矽 -氮化矽-氧化矽复合膜层的上表面,且该该氧化矽- 氮化矽-氧化矽复合膜层系邻接于该些埋入式扩散 氧化元件,该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜层更具 有横向延伸于两埋入式扩散氧化元件之间的一隶 属部份,该材料更包括多数个间隙壁元件,且该些 间隙壁元件位在该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜 层上,并倚靠着该些埋入式扩散氧化元件的该些侧 壁; 以该些间隙壁元件为罩幕,进行一蚀刻制程穿过该 氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜层的该隶属部份以 形成一沟渠,至少向下穿过该氧化矽-氮化矽-氧化 矽复合膜层的该氮化矽次材料层; 在该沟渠中形成一氧化矽;以及 形成一多晶矽闸极导体并覆盖该氧化矽-氮化矽- 氧化矽复合膜层的该隶属部份的至少一部份上。 42.如申请专利范围第41项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中在提供该材料的 步骤,包括; 提供一预备材料,该预备材料具有该基底、该氧化 矽-氮化矽-氧化矽复合膜层、该多晶矽衬里层及 该些埋入式扩散氧化元件;以及 在该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜层的该隶属部 份的横向延伸上形成一间隙壁材料。 43.如申请专利范围第41项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中提供该材料的步 骤,包括: 至少在该记忆胞区中的基板上形成该氧化矽-氮化 矽-氧化矽复合膜层; 至少在该记忆胞区中的该氧化矽-氮化矽-氧化矽 复合膜层上形成一牺牲材料层; 在该埋入式扩散位元线上形成多数个开口,且该些 开口穿透该牺牲材料层及该氧化矽-氮化矽-氧化 矽复合膜层; 以该牺牲材料层为罩幕,植入多数个埋入式扩散; 在该些开口中形成该些埋入式扩散氧化元件,且该 些埋入式扩散氧化元件的一高度高于该氧化矽-氮 化矽-氧化矽复合膜层上表面;以及 至少在该记忆胞区中,移除该牺牲材料层。 44.如申请专利范围第41项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中在该沟渠中形成 一氧化矽的步骤,包括: 在该沟渠中、该些间隙壁元件上及该些埋入式扩 散氧化元件上形成一氧化矽;以及 对该氧化矽进行一回蚀刻制程,直到该沟渠中的该 氧化矽与该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜层的该 顶绝缘次材料层的上表面具有相同的该高度,及暴 露出部份该些间隙壁元件为止,其中形成该多晶矽 闸极导体的步骤,包括在该些间隙壁元件上、该沟 渠中的该氧化矽上及该些埋入式扩散氧化元件上 形成一闸极导体材料,且该闸极导体材料电性接触 于该些间隙壁元件。 45.如申请专利范围第41项所述之具有二位元浮置 闸极记忆胞元件的制造方法,其中该材料更具有一 逻辑电路区,提供该材料的步骤,包括: 在该基底上形成该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜 层; 在该逻辑电路区中至少移除该氧化矽-氮化矽-氧 化矽复合膜层中的该顶氧化矽次材料层及该氮化 矽次材料层; 进行移除步骤之后,在该逻辑电路区中该氧化矽- 氮化矽-氧化矽复合膜层剩余部份的上表面上形成 一闸氧化层; 在该记忆胞区的该氧化矽-氮化矽-氧化矽复合膜 层上及该逻辑电路区的该闸氧化层上,形成该多晶 矽衬里层;以及 在形成该多晶矽衬里层之后,在该记忆胞区中形成 该些埋入式扩散氧化元件及该些间隙壁元件。 图式简单说明: 图1~图13系绘示本发明一较佳实施例的制造流程剖 面图。 图14系绘示图13之结构中相关元件的上视图。
地址 新竹市新竹科学工业园区力行路16号